一種儲罐用變截面混合型拱頂網(wǎng)殼的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種儲罐用變截面混合型拱頂網(wǎng)殼，屬于石化儲運設備領域。
【背景技術】
[0002]隨著能源需求的增加，成品油儲備庫呈現(xiàn)大型化、規(guī)?；涮捉ㄔO的拱頂罐或內(nèi)浮頂罐的容積越來越大。借鑒于土木工程中廣泛應用的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具有跨度大、受力合理等特點，大型成品油儲罐開始采用拱頂網(wǎng)殼作為罐頂結(jié)構(gòu)。目前國內(nèi)較多采用的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為單層球面網(wǎng)殼，主要包括雙向子午線型網(wǎng)殼、施威德勒型網(wǎng)殼、凱威特型網(wǎng)殼、聯(lián)方型網(wǎng)殼以及短程線型網(wǎng)殼等，其中凱威特與聯(lián)方混合型的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)更為合理。拱頂網(wǎng)殼儲罐用于儲存成品油，應遵循“強罐弱頂”的設計原則，即使發(fā)生失效也要保證下部罐體的完好，不至于造成巨大的經(jīng)濟和安全損失。
[0003]然而，現(xiàn)有的儲罐拱頂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)一般采用截面尺寸相同的桿件，存在以下問題:
(I)實際上網(wǎng)殼各根桿件的受力并不均勻，若桿件截面尺寸全部相同，必然以承載最危險桿件的受力情況來確定桿件規(guī)格，而對于有些應力較小的桿件，無法充分發(fā)揮出材料的性能，材料利用率低，經(jīng)濟性差，對于大型的拱頂網(wǎng)殼儲罐，這點尤為突出；(2)對于儲罐拱頂網(wǎng)殼，所受固定荷載包括網(wǎng)殼桿件及蒙皮的重力荷載，這部分荷載會傳遞到下部罐體，而罐壁頂部的幾圈鋼板只有1mm左右，若荷載過大，會對下部罐體造成不利影響，無法體現(xiàn)拱頂網(wǎng)殼儲罐“強罐弱頂”的設計原則。所以，在蒙皮規(guī)格確定的情況下，應盡可能降低網(wǎng)殼桿件的重力荷載，即減小桿件的規(guī)格。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術的不足之處，根據(jù)數(shù)值模擬分析結(jié)果，綜合網(wǎng)殼桿件受力和整體穩(wěn)定性情況，提出一種適用于大型儲罐的變截面混合型拱頂網(wǎng)殼，在滿足強度、剛度和穩(wěn)定性要求的前提下，能有效節(jié)省材料，同時降低網(wǎng)殼頂傳遞給下部罐體的荷載以減小拱頂網(wǎng)殼儲罐罐壁頂部結(jié)構(gòu)的變形和應力，并且桿件易于辨識與歸類，便于安裝。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:一種儲罐用變截面混合型拱頂網(wǎng)殼，包括Kn凱威特型網(wǎng)殼、圍繞在Kn凱威特型網(wǎng)殼外圍的聯(lián)方型網(wǎng)殼、以及安裝在聯(lián)方型網(wǎng)殼外環(huán)的IiM1個支座短桿，其中K為凱威特型的代號，η表示沿環(huán)向分割的份數(shù)，M ,為Kn凱威特型網(wǎng)殼的環(huán)數(shù)。
[0007]進一步地，所述拱頂網(wǎng)殼中的桿件分為四個部分，第一部分為支座短桿；第二部分為Kn凱威特型網(wǎng)殼中的IiM1根主肋桿件和聯(lián)方型網(wǎng)殼的最外圈環(huán)向桿件、Kn凱威特型網(wǎng)殼中最外圈的非環(huán)向桿件以及聯(lián)方型網(wǎng)殼中的非環(huán)向桿件；第三部分為Kn凱威特型網(wǎng)殼與聯(lián)方型網(wǎng)殼共有的環(huán)向桿件，以及聯(lián)方型網(wǎng)殼內(nèi)的其余環(huán)向桿件；第四部分為Kn凱威特型網(wǎng)殼中的剩余桿件；其中第一部分的桿件的截面尺寸、第二部分的桿件的截面尺寸、第四部分的桿件的截面尺寸、第三部分的桿件的截面尺寸依次減小，且所有桿件的高度一致。
[0008]進一步地，Kn凱威特型網(wǎng)殼環(huán)數(shù)M1占所述拱頂網(wǎng)殼總環(huán)數(shù)M的60%至80%，聯(lián)方型網(wǎng)殼環(huán)數(shù)M2占拱頂網(wǎng)殼總環(huán)數(shù)M的20%至40%。
[0009]進一步地，所有網(wǎng)殼桿件采用焊接H型鋼。
[0010]一種拱頂網(wǎng)殼的應用，將所述拱頂網(wǎng)殼應用于儲罐；所述儲罐包括拱頂網(wǎng)殼、罐壁、圈梁和鋼蒙皮，拱頂網(wǎng)殼通過IiM1個支座短桿安裝在圈梁上，圈梁安裝在罐壁上，所述鋼蒙皮鋪設在拱頂網(wǎng)殼上。
[0011]與已有技術相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
1、本發(fā)明考慮到整體結(jié)構(gòu)的受力情況，在保證結(jié)構(gòu)具有足夠強度、剛度和穩(wěn)定性的前提下，能充分利用材料性能，從而節(jié)省材料向輕量化發(fā)展，保證了安全性與經(jīng)濟性；
2、本發(fā)明能降低從網(wǎng)殼頂傳遞給下部罐體的荷載，從而減小拱頂網(wǎng)殼儲罐罐壁頂部結(jié)構(gòu)的變形和應力，進一步體現(xiàn)了大型拱頂儲罐“強罐弱頂”的設計理念；
3、本發(fā)明使網(wǎng)殼桿件易于辨識與歸類，增加了現(xiàn)場安裝的便利性。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明的桿件規(guī)格等級分布示意圖；
圖4為焊接H型鋼截面圖；
圖5為桿件規(guī)格相同的拱頂網(wǎng)殼儲罐有限元模型示意圖；
圖6為變截面拱頂網(wǎng)殼有限元模型示意圖；
圖7、圖8分別是圖6的1、II放大圖；
圖中標號:1.凱威特網(wǎng)殼、2.聯(lián)方型網(wǎng)殼、3.支座短桿、4.主肋桿件、5.聯(lián)方型網(wǎng)殼和與之相鄰的凱威特型網(wǎng)殼區(qū)域、6.凱威特網(wǎng)殼與聯(lián)方型網(wǎng)殼共有的環(huán)向桿件、7.聯(lián)方型網(wǎng)殼內(nèi)的其余環(huán)向桿件、8.網(wǎng)殼最外圈環(huán)向桿件。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0014]參見圖1，一種儲罐用的變截面混合型拱頂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是:包括Kn凱威特型網(wǎng)殼1、聯(lián)方型網(wǎng)殼2以及支座短桿3，聯(lián)方型網(wǎng)殼2位于Kn凱威特型網(wǎng)殼I的外圍，支座短桿3安裝在聯(lián)方型網(wǎng)殼2的外環(huán)上，用于將拱頂網(wǎng)殼安裝在罐壁及圈梁上。整個拱頂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)共有M環(huán)，其中Kn凱威特型網(wǎng)殼I (K為凱威特型的代號，η表示沿環(huán)向分割的份數(shù))占據(jù)了中部的札環(huán)，聯(lián)方型網(wǎng)殼2占據(jù)了 M^(M=MAM2)0
[0015]如圖2和圖3所示，本發(fā)明儲罐用變截面混合型拱頂網(wǎng)殼的所有桿件截面尺寸并不一致，根據(jù)網(wǎng)殼桿件受力及整體穩(wěn)定性的情況，采用變截面的原則對桿件截面尺寸進行選取，將其分為①、②、③、④四個等級，其中①表示截面尺寸最大，具體如下:1^個支座短桿3不僅在受力上最差，還是連接網(wǎng)殼頂與下部罐體的紐帶，為保證其安全，支座短桿3的截面尺寸取為最大，作為第一等級①，并以此為基準確定其他桿件規(guī)格(確定其他桿件的高度H) ;Kn凱威特型網(wǎng)殼中的IiM1根主肋桿件(4)和聯(lián)方型網(wǎng)殼(2)的最外圈環(huán)向桿件(8)的應力較大，這些桿件截面取為第二等級②，同時考慮到網(wǎng)殼發(fā)生失穩(wěn)一般從Kn凱威特型網(wǎng)殼I與聯(lián)方型網(wǎng)殼2的結(jié)合部開始，而環(huán)向桿件的應力較小，因此將區(qū)域5內(nèi)的所有非環(huán)向桿件(即Kn凱威特型網(wǎng)殼中最外圈的非環(huán)向桿件以及聯(lián)方型網(wǎng)殼(2)中的非環(huán)向桿件)的規(guī)格取為第二等級②，以保證該區(qū)域具有足夠剛度；由區(qū)域5向內(nèi)的其余凱威特網(wǎng)殼的桿件受力較為均勻，作為第三等級